電力轉(zhuǎn)換裝置、具備其的電動機驅(qū)動裝置、具備其的鼓風(fēng)機、壓縮機、以及具備這些的空調(diào) ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力轉(zhuǎn)換裝置、具備其的電動機驅(qū)動裝置、具備其的鼓風(fēng)機、壓縮機、以及具備這些的空調(diào)機、冰箱和制冷機。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力轉(zhuǎn)換裝置中，例如對流入電動機等的3相負載的各相電流進行檢測，并基于該各相電流來控制負載，其中，該電力轉(zhuǎn)換裝置是通過將構(gòu)成PWM調(diào)制方式的3相逆變器的開關(guān)元件的導(dǎo)通/斷開(0N/0FF)狀態(tài)組合來生成3相交流電壓并供給負載的。
[0003]作為檢測流入3相負載的各相電流的方法，存在有設(shè)置與構(gòu)成逆變器的開關(guān)元件串聯(lián)連接的電流傳感器或分流電阻的方式。作為設(shè)置分流電阻的結(jié)構(gòu)存在:設(shè)置對直流電源與逆變器裝置間的電流進行檢測的電源分流電阻的結(jié)構(gòu)；以及在下橋臂開關(guān)元件與直流電源的負極側(cè)之間，設(shè)置檢測該相的相電流的下橋臂分流電阻的結(jié)構(gòu)。在設(shè)置電源分流電阻或下橋臂分流電阻的結(jié)構(gòu)中，由于需要按各相位確定檢測的相電流，而使得控制軟件復(fù)雜化。此外，在設(shè)置有電源分流電阻的結(jié)構(gòu)中，在僅能夠檢測一相電流的情況下，為了檢測兩相電流而需要進行通電調(diào)節(jié)。也就是說，在I個開關(guān)周期內(nèi)，將檢測各相電流的期間限定為較窄的范圍。因此，例如公開了下述逆變器裝置:通過“設(shè)置電源分流電阻和至少兩相的下橋臂分流電阻，利用電源分流電阻對無法由下橋臂分流電阻檢測的相電流進行檢測”，從而不需要進行各相位的檢測電流的確定、通電調(diào)節(jié)、時間序列的電流檢測，而以簡單的控制軟件就能夠檢測相電流(例如專利文獻I)。
[0004]專利文獻1:日本特開2006-67747號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]例如在使用微處理器這樣的數(shù)字控制裝置作為檢測相電流及進行其后的控制的裝置的情況下，模擬值的各分流電阻的電壓的模/數(shù)轉(zhuǎn)換(AD轉(zhuǎn)換)、相電流的檢測及其后的控制方面要花費一定的處理時間。在上述專利文獻I記載的技術(shù)中，由下橋臂分流電阻進行相電流的檢測，判斷是否能檢測出相電流之后，在無法由下橋臂分流電阻檢測出相電流的情況下，由電源分流電阻來檢測相電流，因此在載波頻率較高的情況下或者由于逆變器的調(diào)制度，而開關(guān)的導(dǎo)通/斷開(0N/0FF)狀態(tài)的變化變快，使得由控制裝置進行的處理產(chǎn)生延遲，或者出現(xiàn)無法檢測出相電流的情況，而基于相電流的檢測值進行的后級處理的精度下降。特別是，在使載波頻率變化來提高搭載電力轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)備和裝置的性能時，存在難以檢測相電流的問題。
[0006]本發(fā)明鑒于上述問題而完成，其目的在于提供一種電力轉(zhuǎn)換裝置，其能夠同時擴大相電流的檢測期間并簡化檢測步驟，并且控制載波頻率來提高設(shè)備和裝置的性能。
[0007]為了解決上述問題實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置，其將由直流電源供給的直流電轉(zhuǎn)換為3相交流電并供給到負載裝置，上述電力轉(zhuǎn)換裝置包括:逆變器，將由上橋臂開關(guān)元件以及下橋臂開關(guān)元件構(gòu)成的橋臂以3相并聯(lián)連接而構(gòu)成；電源分流電阻，其設(shè)置于上述直流電源的負電壓側(cè)與上述逆變器之間；各相下橋臂分流電阻，其分別設(shè)置于上述各相下橋臂開關(guān)元件與上述電源分流電阻之間；各相下橋臂電壓檢測部，其對上述各相下橋臂開關(guān)元件和上述各相下橋臂分流電阻的各連接點與上述直流電源的負電壓側(cè)之間的電壓進行檢測；以及控制部，其基于上述各相下橋臂電壓檢測部的各檢測值，計算流入上述負載裝置的各相電流，并基于該各相電流，生成與上述各相上橋臂開關(guān)元件及上述各相下橋臂開關(guān)元件對應(yīng)的6個驅(qū)動信號，上述控制部根據(jù)特定的控制參數(shù)的變化，對上述驅(qū)動信號的基準(zhǔn)頻率、即載波信號的載波頻率進行控制。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，能夠同時擴大相電流的檢測期間并簡化檢測步驟，并且控制載波頻率來提高設(shè)備和裝置的性能。
【附圖說明】
[0009]圖1是表示實施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的一個結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0010]圖2是表示實施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的控制部的一個結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0011]圖3是表示空間矢量調(diào)制方式下的各相上橋臂開關(guān)元件的導(dǎo)通/斷開(0N/0FF)狀態(tài)與逆變器的輸出電壓矢量的關(guān)系的圖。
[0012]圖4是表示逆變器的輸出電壓矢量為實矢量Vl (100)的情況下流入逆變器的各部的電流的圖。
[0013]圖5是表示逆變器的輸出電壓矢量為實矢量V2 (010)的情況下流入逆變器的各部的電流的圖。
[0014]圖6是表示逆變器的輸出電壓矢量為實矢量V3 (001)的情況下流入逆變器的各部的電流的圖。
[0015]圖7是表示逆變器的輸出電壓矢量為零矢量VO (000)的情況下流入逆變器的各部的電流的圖。
[0016]圖8是表示逆變器的輸出電壓矢量為實矢量V4 (110)的情況下流入逆變器的各部的電流的圖。
[0017]圖9是表示逆變器的輸出電壓矢量為實矢量V5(011)的情況下流入逆變器的各部的電流的圖。
[0018]圖10是表示逆變器的輸出電壓矢量為實矢量V6 (101)的情況下流入逆變器的各部的電流的圖。
[0019]圖11是表示實施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置中具備電力計算部的示例圖。
[0020]圖12是表示實施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置中具備直流母線電壓檢測部的示例圖。
[0021]圖13是表示采用對交流電源進行整流來得到直流電源的結(jié)構(gòu)的示例圖。
[0022]圖14是表示在逆變器的前級設(shè)置有轉(zhuǎn)換器的示例圖。
[0023]圖15是表示壓縮機中使用的制冷劑的介電常數(shù)的溫度特性的一個示例的圖。
[0024]符號的說明
[0025]I直流電源
[0026]2逆變器
[0027]3a U相上橋臂開關(guān)元件
[0028]3b V相上橋臂開關(guān)元件
[0029]3c W相上橋臂開關(guān)元件
[0030]3d U相下橋臂開關(guān)元件
[0031]3e V相下橋臂開關(guān)元件
[0032]3f W相下橋臂開關(guān)元件
[0033]4a至4f 續(xù)流二極管
[0034]5電源分流電阻
[0035]6a U相下橋臂分流電阻
[0036]6b V相下橋臂分流電阻
[0037]6c W相下橋臂分流電阻
[0038]7控制部
[0039]8a U相下橋臂電壓檢測部
[0040]8b V相下橋臂電壓檢測部
[0041]8c W相下橋臂電壓檢測部
[0042]9 負載裝置(電動機)
[0043]10 電流運算部
[0044]11電壓指令值計算部
[0045]12驅(qū)動信號生成部
[0046]13載波信號生成部
[0047]31交流電源
[0048]32整流器
[0049]32a、32b、32c、32d 整流二極管
[0050]33轉(zhuǎn)換器
[0051]100電力轉(zhuǎn)換裝置
【具體實施方式】
[0052]下面，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置進行說明。此外，本發(fā)明并不由以下所示的實施方式限定。
[0053]實施方式
[0054]圖1是表示實施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的一個結(jié)構(gòu)示例的圖。在圖1所示的示例中，實施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置100構(gòu)成為，將由直流電源I供給的直流電轉(zhuǎn)換為對負載裝置(在圖1所示的示例中為電動機)9供給的3相交流電。
[0055]如圖1所示，電力轉(zhuǎn)換裝置100具有以下用于向負載裝置9供給3相交流電的主要構(gòu)成要素:逆變器2，其由3個橋臂構(gòu)成，該3個橋臂包括:上橋臂開關(guān)元件3a至3c (這里，3a:U相，3b:V相，3c:ff相)以及下橋臂開關(guān)元件3d至3f (這里，3d:U相，3e:V相，3f:W相)；以及控制部7，其生成與各相上橋臂開關(guān)元件3a至3c以及各相下橋臂開關(guān)元件3d至3f對應(yīng)的6個驅(qū)動信號，并分別輸出到各相上橋臂開關(guān)元件3a至3c以及各相下橋臂開關(guān)元件3d至3f。各相上橋臂開關(guān)元件3a至3c以及各相下橋臂開關(guān)元件3d至3f分別包括反向并聯(lián)連接的續(xù)流二極管4a至4f(這里，4a:U相上橋臂，4b:V相上橋臂，4c:W相上橋臂，4d:U相下橋臂，4e:V相下橋臂，4f:ff相下橋臂)。
[0056]控制部7是運算/控制單元，例如由微處理器或CPU等構(gòu)成，將輸入的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，并進行與負載裝置9的控制應(yīng)用相對應(yīng)的運算和控制。
[0057]此外，實施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置100包括:電源分流電阻5，其設(shè)置在直流電源I的負電壓側(cè)(在圖1所示的示例中為GND)與逆變器2之間；各相下橋臂分流電阻6a、6b、6c (這里，6a:U相，6b:V相，6c:W相)，其分別設(shè)置在各相下橋臂開關(guān)元件3d、3e、3f與電源分流電阻5之間；以及各相下橋臂電壓檢測部8a、Sb、Sc (這里，8a:U相，8b:V相，8c:ff相)，其檢測各相下橋臂開關(guān)元件3d、3e、3f和各相下橋臂分流電阻6a、6b、6c的各連接點與直流電源I的負電壓側(cè)(這里為GND)之間的各電壓(以下，稱為“各相下橋臂電壓”)Vu、Vv、Vw。此外，在圖1所示的示例中，設(shè)電源分流電阻5的電阻值為Rdc，各相下橋臂分流電阻6a、6b、6c的電阻值為Rsh。
[0058]各相下橋臂電壓檢測部8a、8b、8c例如由放大單元構(gòu)成，用于使各相下橋臂電壓Vu, Vv, Vw成為控制部7容易處理的電壓值。
[0059]圖2是表示實施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的控制部的一個結(jié)構(gòu)示例的圖。實施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置100的控制部7包括:電流運算部10，其基于由各相下橋臂電壓檢測部8a、8b、8c檢測出的各相下橋臂電壓Vu、Vv, Vw，計算流入負載裝置9的各相繞組的各相電流iu、iv、iw ;電壓指令值計算部11，其基于電流運算部10的輸出即各相電流iu、iv、iw，計算從逆變器2輸出到負載裝置9的各相繞組的各相電壓指令值VLu*、VLv*, VLw* ;驅(qū)動信號生成部12，其基于從電壓指令值計算部11輸出的各相電壓指令值VLu*、VLv*、VLw*，生成輸出到各相上橋臂開關(guān)元件3a至3c以及各相下橋臂開關(guān)元件3d至3f的各驅(qū)動信號Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn ;以及載波信號生成部13，其根據(jù)特定的控制參數(shù)(圖2中的A)的變化，生成作為各驅(qū)動信號Sup、Sun、Svp, Svn, Swp, Swn的基準(zhǔn)頻率的三角波或鋸齒波等載波信號fc*。
[0060]電流運算部10基于從電壓指令值計算部11輸出的各相電壓指令值VLu*、V